B e s c h r e i b u n g

Stand der Technik

Aus der DE-OS 31 03 478 ist ein Schmelzsicherungsein¬ satz mit einem Isolierstoffkörper bekannt, bei dem ein in ein Löschmittel eingebetteter Schmelzleiter zwischen zwei Kontakten angeordnet ist. In einem Kennmeldestrom- pfad ist eine Glimmlampe mit in Reihe geschaltetem hoch ohmigen Vorwiderstand parallel zum Schmelzleiter vorge¬ sehen und dient dazu, eine gut sichtbare Zustandsan- zeige des Schmelzsicherungseinsatzes zu ermöglichen, um so mechanische Kennmeldeeinrichtungen an elektrischen Schmelzsicherungssystemen durch eine zuverlässige, gut sichtbare, leuchtende Zustandsanzeige zu ersetzen.

Anstelle der Glimmlampe kann eine beliebige optoelek- trische Anzeigeeinrichtung, beispielsweise eine Glüh¬ fadenlampe, eine lichtemittierende Diode, oder eine Flüssigkristallanzeige, die über einen Kennmeldestrom- pfad parallel zum Schmelzleiter gestaltet ist, vorge¬ sehen werden.

Aus der DE-OS 27 41 779 ist eine elektrische Sicherung bekannt, die aus einer lichtdurchlässigen Ummantelung und einem innerhalb der Ummantelung angeordneten Siche¬ rungsleiter und einem mit dem Sicherungsleiter verbun¬ denen, mit der Speiseleitung verbindbaren Schaltkreis besteht. Die optoelektrische Anzeigeeinrichtung wird aus einer lichtemittierenden Diode gebildet, die in Reihe zu einer Widerstandsanordnung geschaltet ist, wobei die lichtemittierende Diode innerhalb der Umman¬ telung angeordnet und mit der Widerstandsanordnung so

mit dem Verbindungsschaltkreis verschaltet ist, daß die lichtemittierende Diode und die Widers andsanordnung parallel zum Sicherungsleiter liegen. Eine innerhalb der Ummantelung vorgesehene Wärmeisolierung schützt die lichtemittierende Diode vor der beim Durchbrennen des Sicherungsleiters abgegebenen Wärme, so daß beim Durch¬ brennen des Sicherungsleiters der Strom durch die Wider standsanordnung und die lichtemittierende Diode geführt wird und dadurch eine durchgebrannte elektrische Siche¬ rung anzeigt.

Aus der DE-OS 25 04 582 ist eine wiederverwendbare Sicherungspatrone in Form eines Rohres mit innenliegen¬ der Glimmlampe bekannt, bei der die Glimmlampe in Reihe zu einem hochohmigen Vorwiderstand geschaltet ist und mehrere Schmelzleiter an der Außenseite des Rohres ange ordnet sind. Für die Sicherungspatrone ist ein zusätz¬ licher spezieller Sicherungshalter erforderlich.

Die bekannten Schmelzsicherungseinsätze mit optoelek- trischer Zustandsanzeige weisen wegen der für die Zu- standsanzeige erforderlichen zusätzlichen Bauelemente in Form von diskreten Vorwiderständen ein wesentlich kleineres, für den Löschvorgang des Abschaltlichtbogens beim Durchbrennen des Schmelzleiters nutzbares Innen¬ volumen auf. Dadurch wird die von der Sicherung zu er¬ füllende Ausschaltleistung bzw. Ausschaltarbeit sehr stark eingeschränkt, so daß das Ausschaltvermögen des Schmelzsicherungseinsatzes erheblich herabgesetzt wird. Dadurch wird das für D- und NH-Sicherungssysteme nach VDE 0635, VDE 0636, DIN 57635 und DIN 57636 vorgegeben und vor Erteilung des VDE-PrüfZeichens zu prüfende Aus schaltvermögen der betreffenden Sicherungen nicht er¬ füllt, so daß die bekannten Schmelzsicherungeinsätze

mit optischer Anzeigeeinrichtung für den Sicherungszu¬ stand praktisch nicht einsetzbar sind.

Werden zur Zustandsanzeige einer Schmelzsicherung Schraubkappen mit integrierten lichtemittierenden Zu- standsanzeigen verwendet, so ist entweder ein Prüfkon¬ takt zur Anzeige des Sicherungszustandes, der mit eine Finger berührt werden muß, oder eine lange Kontaktfahn erforderlich, die zwischen den Sicherungseinsatz und einem Paßring bis in den Sicherungsfuß geführt werden muß. Beide Ausführungsformen sind in ihrer Konstruktio aufwendig und vom Benutzer schlecht zu handhaben.

Aufgabe

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schmelzsicherungseinsatz mit einer optoelektrischen Anzeigeeinrichtung zur Zustands anzeige der Schmelzsicherung zu schaffen, der eine Aus schaltarbeit gewährleistet, die der eines Schmelz¬ sicherungseinsatzes ohne optoelektrische Anzeigeein¬ richtung entspricht, der leicht herstellbar, im betrie lichen Einsatz leicht handhabbar ist und gesteigerten Sicherheitsanforderungen genügt.

Vorteile

Mit dem Schmelzsicherungseinsatz nach der Erfindung wird durch Optimierung der Innenvolumenausnutzung des Schmelzs icherungseinsatzes die maximale Ausschaltarbei der Schmelzsicherung erhöht und bei zusätzlicher Anord

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nung einer den Zustand der Schmelzsicherung anzeigen¬ den, optoelektrischen Anzeigeeinrichtung der Ausschalt¬ arbeit bzw. dem Ausschaltvermögen einer Schmelzsiche¬ rung ohne optoelektrische Anzeigeeinrichtung ange¬ glichen. Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Schmelzsicherungseinsatz mit optoelektrischer Anzeige¬ einrichtung fertigungstechnisch leicht herstellbar und in der betrieblichen Nutzung leicht handhabbar. Der Schmelzsicherungseinsatz nach der Erfindung genügt auch gesteigerten Sicherheitsanforderungen im Betrieb der Schmelzsicherung.

Durch eine elektrisch leitende, hochohmige Schicht auf Teilen der den in der Regel aus Keramik bestehenden Iso lierstoffkörper des Sicherungseinsatzes begrenzenden Flächen, können ein oder mehrere diskrete Widerstands¬ elemente ersetzt werden, wodurch eine wesentlich bes¬ sere Volumenausnutzung, ein einfacherer Aufbau und eine Vereinfachung der Herstellung von Sicherungselementen mit optoelektrischer Anzeigeeinrichtung möglich ist. Erstreckt sich die elektrisch leitende Beschichtung zwischen den beiden Sicherungseinsatzkontakten, so kann die elektrisch leitende, hochohmige Schicht gebildet als Spannungsteiler geschaltet werden. Dadurch kann die erforderliche Spannungsfestigkeit des optoelektrischen Anzeigeelements stark verringert werden.

Das Netzwerk kann wahlweise auch als Widerstandsnetz¬ werk ausgebildet sein, das vorzugsweise aus einem Einsatz aus elektrisch leitendem, hochohmigem Material besteht, der in den Innenraum des hohlen Isolierstoff¬ körpers einsetzbar ist. Ein derartiger Einsatz ist ein einfaches, preiswertes Teil, das beispielsweise aus

leitendem Kunststoff im Spritzgußverfahren hergestellt werden kann, das eine einfache Montage gewährleistet und eine einfache Befestigung und Kontaktierung des optoelektrischen Anzeigeelementes beispielsweise durch Erhitzung der Anschlußkontakte und Einpressen in den Kunststoffeinsatz ermöglicht.

Damit die optoelektronischen Leuchtsicherungen den Normen und Richtlinien entsprechen, müssen die Eigen¬ schaften konventioneller Sicherungen erhalten bleiben. Die Bauteile des neuen Kennmelders dürfen daher ins¬ besondere das für das maximale Ausschaltvermögen ma߬ gebliche Schaltkammervolumen und die Spannungsfestig¬ keit nicht verringern, nicht den Isolationswiderstand auf einen Wert kleiner als 100 Kilo-Ohm reduzieren und nicht das Zeit/Strom-Verhalten und die Selektivität gegenüber herkömmlichen Sicherungen verändern. Alle- anderen Merkmale werden bei Erhaltung der Konstruktion nicht beeinflußt. Dies wird durch die Ausführung der Widerstände als hochohmige Schicht oder durch einen leitenden, hochohmigen Einsatz mit darauf angeordnetem optoelektrischem Anzeigeelement auf dem Sicherungs¬ einsatzkörper erreicht. Das maximale Ausschaltvermögen des Sicherungseinsatzes bleibt somit erhalten. Das Zeit/Strom-Verhalten und die Selektivität werden wegen des unveränderten Schmelzleiters ebenfalls nicht ver¬ ändert. Die hochohmige Schicht erstreckt sich über den gesamten Abstand der Einsatzkontakte, sie hat keinen Einfluß auf die Spannungsfestigkeit. Der Isolations¬ widerstand wird durch den minimalen Leuchtdiodenstrom vorgegeben und über das Widerstandsschichtmaterial un die geometrischen Abmessungen der hochohmigen Schicht eingestellt. Der Widerstandswert zwischen den Siche¬ rungseinsatzkontakten kann zu etwa 125 Kilo-Ohm gewäh

werden. Bei Verwendung von geeigneten Leuchtdioden ist somit eine einwandfreie Funktion des optoelektronischen Anzeigers nach den geltenden Bestimmungen gewähr¬ leistet. Der geforderte Isolationswiderstandswert kann bei entsprechender Ausführung eingehalten werden.

Die elektrisch leitende, hochohmige Schicht kann wahl¬ weise durch Sprühen, Streichen, Gießen, Spritzgießen, Kleben, Aufwalzen, Galvanisieren oder Beschichten sowie durch Kombinationen der vorgenannten Auftragungsver¬ fahren hergestellt werden. Dabei kann die elektrisch leitende, hochohmige Schicht die gesamte oder nur Teile der den Isolierstoffkörper der Sicherung begrenzenden Fläche bedecken.

Das Widerstandsnetzwerk kann wahlweise als Widerstands¬ schicht in Form einer Folie mit leitender Schicht und/ oder als leitende, hochohmige Folie ausgeführt sein, das Schichtmaterial kann aber auch aus einer Wider¬ standspaste, einer leitenden, hochohmigen Farbe, einem leitenden Kunststoff sowie leitenden oder halbleitenden Stoffen bestehen. Alle diese Materialien eignen sich in hervorragender Weise für den Aufbau eines Widerstands¬ netzwerkes, das gerade die Bedingung erfüllt, billig herstellbar zu sein, da es sich bei einem Schmelzsiche¬ rungselement um einen einfachen und preiswerten Gegen¬ stand handeln muß, der jederzeit kostengünstig ausge¬ wechselt werden kann.

Durch eine inhomogene Verteilung des Widerstandsbelags kann der Spannungsabgriff vereinfacht sowie der geome-

trische Ort des Spannungsabgriffs angenähert frei ge¬ wählt werden. Dies wird durch die Ausgestaltung der Er findung gemäß Anspruch 9 oder 10 dadurch gewähr¬ leistet, daß die Schichtdicke an verschiedenen geometrischen Orten der Beschichtung unterschiedlich ist und/oder der spezifische Widerstand der Beschich¬ tung inhomogen verteilt wird und/oder die geometrische Form der Schicht geeignet gewählt wird.

Durch die Anordnung einer elektrisch leitenden, hoch¬ ohmigen Schicht als Spannungs- und/oder Stromteilernet werk kann das Innenvolumen des Sicherungskörpers durch geeignete Veränderung des Schmelzleiters besser ausge¬ nutzt werden. Mit der Ausgestaltung des Schmelzsiche¬ rungseinsatzes nach Anspruch 12 kann der Schmelzleite durch ein- oder mehrfache Wendelung, Knickung, Faltung Wellung oder durch geeignete Kombinationen davon ver¬ längert werden, wobei der Schmelzleiter zusätzlich ge¬ teilt werden und zu Gunsten einer verbesserten Volumen ausnutzung des Sicherungseinsatzes zusätzlich der geom trischen Form des Innenvolumens des Keramikkörpers ang paßt werden kann.

Mit der Ausgestaltung des Schmelzsicherungseinsatzes nach Anspruch 11 kann die elektrisch leitende, hoch¬ ohmige Schicht durch eine zweite isolierende Schicht teilweise oder vollständig überdeckt werden, wobei diese Schutzschicht je nach den Erfordernissen des An¬ wendungsfalles thermischen und/oder elektrischen und/oder mechanischen Schutz bieten kann.

Die elektrisch leitende, hochohmige Schicht auf den de Sicherungskörper begrenzenden Flächen bietet zusätzlic den Vorteil, daß wegen der verringerten Anzahl von

diskreten Zusatzbauteilen mehr Löschmedium in den Sicherungseinsatz eingebracht werden kann. Das vor¬ handene Löschmedium wird durch gezielte Verlängerung des Schmelzleiters noch besser ausgenutzt. Vorteil¬ hafterweise wird dies durch die oben beschriebene ein- oder mehrfache Wendelung, Knickung, Faltung, Wellung o.dgl. des Schmelzleiters erzielt.

Mit der Ausgestaltung des Schmelzsicherungseinsatzes nach Anspruch 14 wird die optoelektrische Anzeigeein¬ richtung durch eine Trenneinrichtung in Form einer Trennschicht und/oder einer Schirmung aus temperatur¬ festem Material räumlich von der Schaltkammer getrennt, wobei diese Trennung je nach den praktischen Erforder¬ nissen vollständig oder auch nur teilweise, z.B. in de Nähe des Schmelzleiters erfolgen kann. Dadurch wird die optoelektrische Anzeigeeinrichtung mechanisch, elek¬ trisch und thermisch geschützt, wobei die Trennschicht als Träger oder Halter der Kontakte der optoelektri¬ schen Anzeigeeinrichtung zur Verbindung mit der elek¬ trisch leitenden, hochohmigen Schicht verwendet werden kann oder auch die Trennschicht als Träger einer Hybri und/oder Schichtschaltung, bestehend aus einer oder mehreren lichtemittierenden Dioden, einer Widerstands¬ schaltung und den notwendigen Anschlußkontakten, ver¬ wendet werden kann.

Mit der Ausgestaltung des Schmelzsicherungseinsatzes nach Anspruch 16 kann die elektrisch leitende, hoch¬ ohmige Schicht auf der Außenfläche des Sicherungsein¬ satzes angeordnet und zumindest teilweise von einer Isolierschicht bedeckt sein. Dabei ist die elektrisch leitende, hochohmige Schicht mit dem Fußkontakt oder

mit beiden Sicherungskontakten des Schmelzsicherungsei satzes elektrisch leitend verbunden, wobei im letztge¬ nannten Fall die optimale .Versorgungsspannung der opto elektrischen Anzeigeeinrichtung vorgegeben werden kann.

Über einen Hilfskontakt im Innern der Sicherungskappe wird ein optoelektrischer Kennmelder, der gut sichtbar von außen in die Kappe an- oder eingebracht ist, mit der elektrisch leitenden hochohmigen Schicht verbunden. Der zweite Anschluß des optoelektrischen Kennmelders wird mit dem Kontaktblech der Kappe verbunden.

Die optoelektrische Anzeigeeinrichtung kann vorzugs¬ weise auch als Hybrid- und/oder.Schichtschaltung auf¬ gebaut sein, die isoliert in die stirnseiti-ge Kontakt¬ kappe eingelegt wird.

In einer weiteren Ausgestaltung des Schmelzsicherungs¬ einsatzes kann der Schmelzleiter als elektrisch leitende, niederohmige Schicht ausgebildet sein, wobei die elektrisch leitende, niederohmige Schicht durch Sprühen, Streichen, Drucken, Spritzen, Gießen, Kleben, Aufwalzen, Galvanisieren, Beschichten oder durch ge¬ eignete Kombinationen davon erzeugt werden kann. Da¬ durch wird die Herstellung des Schmelzsicherungsein¬ satzes mit optoelektrischer Anzeigeeinrichtung des Sicherungszustandes weiter vereinfacht und zusätzliche Raum für geeignete Löschmittel zur Erhöhung des Aus¬ schaltvermögens des Schmelzsicherungseinsatzes ge¬ wonnen.

In einer alternativen Ausführungsform kann das Wider¬ stands- bzw. Spannungs- und/oder Stromteilernetzwerk i

Form einer Außenhülle, Teilhülle und/oder Bahn aus lei tendem Material um den Isolierstoffkörper angeordnet werden, das ggf. teilweise isoliert ist und in die der Schmelzsicherungseinsatz einlegbar und zusammen mit diesem in den Sicherungshalter einsetzbar ist. Das opt elektrische Anzeigeelement kann wie oben beschrieben j nach Sicherungssystem im Bereich des Stirnkontaktes oder auf dem Sicherungseinsatzkörper angebracht werden.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines D-Schmelz¬ sicherungseinsatzes mit elektrisch lei¬ tender, hochohmiger Beschichtung und einer lichtemittierenden Diode als Sicherungs- Zustandsanzeige,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen NH-Sicherungsein- satz mit auf der Außenfläche angeordneter elektrisch leitender, hochohmiger Schicht sowie zwei lichtemittierenden Dioden als Zustandsanzeigen;

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Sicherungsein¬ satz mit einem leitenden, hochohmigen Ein¬ satz und

Fig. 4 eine isolierte Ansicht des leitenden, hoch-

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ohmigen Einsatzes mit darauf angeordnetem optoelektrischen Anzeigeelement.

Der in Fig. 1 dargestellte Längsschnitt eines Schmelz¬ sicherungseinsatzes eines D-Sicherungssystems zeigt einen hohlen Isolierstoffkörper 1, vorzugsweise aus Keramik, auf dessen den Hohlraum 15 begrenzenden Innen fläche 16 eine elektrisch leitende, hochohmige Schicht 2 aufgetragen ist. Die elektrisch leitende, hochohmige Schicht 2 ist zu oder über die stirnseitigen Enden des Isolierstoffkörpers 1 derart geführt, daß beim Aufpres sen der Kontaktkappen 3, 4 des Schmelzsicherungsein¬ satzes eine elektrisch leitende Verbindung entsteht.

Die elektrische leitende, hochohmige Schicht,2 kann wahlweise an einer oder mehreren Stellen der Innen¬ fläche 16 des Isolierstoffkörpers 1 angebracht werden und an verschiedenen geometrischen Orten der Beschich¬ tung eine unterschiedliche Schichtdicke und/oder eine inhomogene Verteilung des spezifischen Widerstands der Beschichtung aufweisen, so daß unterschiedliche Wider¬ standswerte an verschiedenen Abgriffstellen des so gebildeten Spannungs- und/oder Stromteilernetzwerkes vorliegen.

Die elektrisch leitende, hochohmige Schicht 2 kann bei spielsweise als Graphitbeschichtung aufgesprüht, als Kohle- oder Metallschicht aufgedampft oder wie im Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 3 und 4 als Einsatzkörper aus elektrisch leitendem, hochohmigem Material, wie z.B. leitendem Kunststoff, hergestellt werden.

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Die als optoelektrische Anzeigeeinrichtung dienende lichtemittierende Diode 5 ist so an der einen Stirn¬ seite des Schmelzsicherungseinsatzes angeordnet, daß sie durch eine in der einen Kontaktkappe 4 vorgesehene Öffnung ragt und von außen gut erkennbar ist. Ein erster Anschlußkontakt 6 der lichtemittierenden Diode wird unter die eine Kontaktkappe 4 geklemmt, während der andere Anschlußkontakt 9 der lichtemittierenden Diode 5 als Kontaktfeder ausgeführt ist, die über die räumliche Trenneinrichtung 7 auf die elektrisch lei¬ tende, hochohmige Schicht 2 drückt.

Die elektrisch leitende, hochohmige Schicht 2 bildet somit einen Spannungsteiler, der durch die lichtemitti rende Diode 5 belastet ist. Die in einem Sicherungsein satz mit abgeschmolzene ^' Schmelzleiter 8 abfallende Spannung wird über die örtliche Position des als Kon¬ taktfeder ausgeführten anderen Anschlußkontaktes 9 der lichtemittierenden Diode 5 auf der elektrisch leiten¬ den, hochohmigen Schicht 2 bestimmt. Durch eine ent¬ sprechende Konfiguration der elektrisch leitenden, hoc ohmigen Schicht 2 kann somit jeder beliebige Spannungs wert festgelegt und somit die elektrischen Eigenschaf¬ ten des Schmelzsicherungseinsatzes optimiert werden.

Zur optimalen Ausnutzung des durch den Innenraum.15 de Isolierstoffkörpers 1 festgelegten Schaltkammervolu¬ mens kann der Schmelzleiter 8 durch mehrfache Wellung, Knickung o.dgl. verlängert und somit das Ausschaltver¬ mögen des Schmelzsicherungseinsatzes optimiert werden.

Der Isolierstoffkörper 1 selbst kann alternativ als elektrisch leitender, hochohmiger Körper ausgebildet

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Dieses Kunststoffteil wird anschließend von Hand oder maschinell in den Hohlraum des Isolierstoffkörpers 1 des Schmelzsicherungseinsatzes eingesetzt und kann beispielsweise im Bereich der unteren Kontaktkappe 4 durch eine kurze Wärmebehandlung umgebogen werden.

Alternativ hierzu kann durch Aufsetzen der Kontaktkappe

4 eine innige Verbindung sowohl mit der Kontaktkappe 4 als auch mit dem Isolierstoffkörper 1 hergestellt werden.

Im Bereich der Stirnseite des Schmelzsicherungsein¬ satzes weist das Kunststoffteil 20 eine verbreiterte Fläche auf, in die ein optoelektrisches Anzeigeelement

5 in einfacher Weise befestigt und beispielsweise durc Erhitzung der Anschlußkontakte und Einpressen in <den Kunststoffeinsatz mit dem Widerstandsnetzwerk kontak¬ tiert werden kann.

Die optoelektrische Anzeigeeinrichtung kann wahlweise als Hybrid- und/oder Schichtschaltung ausgebildet werden, die vorteilhafterweise isoliert in die Stirn¬ kontaktkappe eingelegt wird. Die Hybridschaltung be¬ steht dabei aus einem mit Widerstandspaste bedruckten, scheibenförmigen Trägermaterial, welches gleichzeitig als Trenneinrichtung 7 dienen kann, auf das eine Leuch diode als optoelektrisches Anzeigeeelement beispiels¬ weise mit einem leitenden Kleber aufgebracht wird. Die Hybridschaltung kann zwischen die Stirnkontaktkappe un den Isolierstoffkörper eingeklemmt werden. Eine nieder ohmige Schicht oder ein anderer Leiter auf der Innen¬ fläche des Sicherungseinsatzes verbindet über einen Ko

takt am Trägermaterial die Hybridschaltung mit dem zweiten Sicherungskontakt.

In einer weiteren, alternativen Ausführungsform kann das Widerstandsnetzwerk bzw. die hochohmige Schicht in Form einer Außenhülle, Teilhülle und/oder Bahn aus leitendem Material ausgebildet sein, das ggf. teilweis isoliert wird und in das der Schmelzsicherungseinsatz 'eingelegt und zusammen mit diesem in den Sicherungs¬ halter eingesetzt wird. Beim D- und DO-System wird das optoelektrische Anzeigeelement im Bereich des Stirn¬ kontakts dabei so angebracht, daß das Leuchtsignal durch das Sichtfenster der Schraubkappe zu sehen ist.